Кинетические и структурные особенности превращений в конституционных сталях при большой пластической деформации и последующием нагреве

• Автор: Чащухина, Татьяна Игоревна
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 157 с.

Введение
ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Литературный обзор
1.1 Структура металлов и сплавов после больших пластических деформаций
1.1.1 Зависимость прочности от параметра субструктуры деформированного материала
1.1.2 Факторы, влияющие на величину элементов субструктуры
1.1.3 Влияние схемы деформирования на структуру и механические свойства металлов и сплавов
1.2 Особенности рекристаллизации в материалах, подвергнутых большим
пластическим деформациям
1.2.1 Влияние различных факторов на температуру рекристаллизации
1.2.2 Размер зерна после рекристаллизации
1.3 Влияние несовершенств структуры на образование аустенита при нагреве
1.3.1 Места преимущественного зарождения аустещгра.'Ири-нагреве сталей
с феррито-карбидной структурой
1.3.2 Влияние холодной пластической деформации на кинетику
образования аустенита
1.3.3 Влияние дефектности структуры на положение критических точек Ас1 и Асз -
Постановка задачи исследования
2. Материал, методика эксперимента и методы исследования
2.1 Исследованные стали и режимы термической обработки
2.2 Деформирование исследованных материалов
2.2.1 Деформирование методом сдвига под квазигидростатическим давлением
2.2.2 Деформирование перекрестной прокаткой
2.3 Методики исследования
3. Упрочнение ОЦК сплавов железа после большой деформации
3.1 Изменение твердости при деформировании методом сдвига под давлением
3.2 Влияние способа деформирования на структуру и твердость сплавов
железа с различным содержанием углерода
3.3 Зависимость микротвердости от параметра субструктуры
ОЦК сплавов железа
ВЫВОДЫ К ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ
4. Эволюция структуры при отжиге ОЦК сплавов железа, подвергнутых большой пластической деформации
4.1 Влияние схемы деформации на изменение твердости и структуры
армко-железа при отжиге
4.2 Влияние содержания углерода на характер рекристаллизованной
структуры конструкционных сталей, деформированных прокаткой
4.3 Влияние способа деформирования на изменение твердости и структуры
при отжиге конструкционной стали
4.4 Влияние исходной структуры на рекристаллизацию конструкционной
стали, деформированной методом сдвига под давлением
ВЫВОДЫ К ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ
5. Образование аустенита при нагреве конструкционной
стали, подвергнутой большой пластической деформации
5.1 Влияние дефектности структуры на образование аустенита в
конструкционной стали в межкритическом интервале температур
5.2 Влияние дефектности структуры на кинетику а-у превращения
в конструкционной стали вблизи температуры Аа
ВЫВОДЫ К ПЯТОЙ ГЛАВЕ
Общие выводы
Список литературы

Введение

Многообразие свойств, которому сплавы железа обязаны своим широким применением, обеспечивается способностью этих сплавов претерпевать под влиянием внешних воздействий разнообразные фазовые и структурные превращения [1]. В рамки сложившихся представлений, ставших уже классическими [2-5], не всегда укладываются результаты, к которым приводит интенсифицирование внешних воздействий (температуры, давления, деформации и т.д.)- Интенсивные воздействия часто лежат в основе экологически безопасных ресурсосберегающих современных технологий. Это определяет не только научную, но и практическую значимость исследования поведения железных сплавов в новых, ранее не реализуемых условиях.
Важно не только разрабатывать режимы обработки, обеспечивающие получение заданных свойств, но и прогнозировать свойства, которые могут быть достигнуты при экстремальном изменении технологических параметров. При создании перспективных технологий, сочетающих формоизменение и деформационно-термическую обработку, необходимо выяснить особенности протекания фазовых и структурных превращений в сплавах на основе железа, подвергнутых экстремально высоким степеням пластической деформации. Решению этого вопроса и посвящена настоящая работа.
Холодная пластическая деформация является одним из наиболее действенных способов повышения плотности дефектов структуры металлов и сплавов. Увеличение плотности дефектов ведет с одной стороны непосредственно к возрастанию прочностных свойств и снижению пластичности и вязкости, а с другой воздействует на свойства опосредованно через влияние на фазовые и структурные превращения, изменяя их температурно-кинетические параметры и морфологию образующихся фаз [5].
Один из наиболее важных структурных параметров сплавов железа - величина зерна. Известно [6], что измельчение зерна служит уникальным способом, позволяющим одновременно повышать прочность и пластичность, а для сплавов с ОЦК решеткой - снижать температурный порог хладноломкости. К моменту постановки настоящей работы, применяя такие способы, как сверхбыстрый лазерный нагрев [7] или деформацию прокаткой в температурном интервале динамической рекристаллизации [8], удаюсь измельчить зерно в конструкционной стали до 1-3 мкм. В то же время в конце 80-х - начале 90-х годов появились работы [9-13], авторам которых удалось при деформировании ГЦК сплавов

При анализе экспериментальных данных по образованию аустенита при нагреве холоднотянутой проволоки авторам [145] не удалось зафиксировать метастабильную аусте-нитизацию, т.е. начало образования аустенита ниже температуры фазового равновесия, соответствующей равновесной диаграмме, хотя условия эксперимента [145] были близки к [143]. Авторы [145] отмечают, что отжиг холоднодеформированных сталей сужает температурный интервал перлито-аустенитного превращения и повышает интенсивность роста температур начала и конца аустенитизации, т.е. для стали в деформированном состоянии критические точки Ас1 и Асз имеют более низкие значения, чем для стали в отожженном состоянии, но не ниже определяемых диаграммой фазового равновесия. При этом точка Асз снижается слабее, чем Ась
О более медленном снижении температуры окончания а-у превращения по сравнением с температурой начала упоминается в [144]. Этот эффект проявляется при ускоренном нагреве деформированной стали с пластинчатым перлитом, а в стали с зернистым цементитом снижение температуры Асз вообще отсутствует. Авторы [102] объясняют этот факт тем, что величина снижения критической точки прямо коррелирует с той частью запасенной при деформации энергии наклепа, которая релаксирует непосредственно в ходе фазового а-у превращения. При скоростном нагреве деформированной стали с зернистым цементитом до температур выше МКИ структура лишается практически всей избыточной энергии, т.е. передача дефектов аустениту оказывается невозможной.
В [133] установлено, что в стали 20 измельчение зерна от 120 до 20 мкм снижает Асз, определенную при непрерывном нагреве, на 50 °С. Изменение Асз обнаруживается только при ускоренном нагреве (100° /мин), а при медленном (1°/мин) значения АСз не зависят от размера зерна.
Данные о снижении Асз в деформированных сталях 37ХНЗА и 37ХНЗМФ получены также в [137].
Таким образом, в литературе имеются многочисленные данные, свидетельствующие о снижении критических точек в деформированных сталях. За исключением [134, 136], положение температур начала и конца а-у превращения фиксировали при непрерывном нагреве, когда трудно отделить влияние неравновесности условий на температуру фазового перехода от влияния дефектности структуры на инкубационный период превращения. В литературе практически отсутствуют данные о влиянии на интервал превращения больших пластических деформаций. (В рассмотренных выше работах степень деформации, как правило, не превышала 80%).